(57)【要約】  排水の浄化用の嫌気性浄化装置であって、  動作時に、底部に形成されたスラッジブランケットを有するように構成された反応槽（１０）と、  反応槽（１０）の底部に配置され、動作時に、反応槽内に流入水を導入するための流体取入口（１２）と、  少なくとも１つのガス回収システム（１３）と、  少なくとも１つのガス液分離装置（３０）と、  少なくとも１つのガス回収システム（１３）に接続され、ガス液分離装置（３０）に排出する少なくとも１つのライザーパイプ（２２）と、  ガス液分離装置（３０）に接続され、反応槽（１０）の底部に排出するダウナーパイプ（２４）と、  動作時に前記反応槽内の流体レベル（１９）の高さを所定範囲内で変動させるための手段を備え、反応槽（１０）の上部に配置されている流体排出口（１６）と、  を備え、  前記流体レベル制御手段が、  前記反応槽内の流体の高さを所定範囲内で制御するように構成された流体弁（１５）と、  流体レベル検出器（１７）と、  前記嫌気性浄化装置内のガスの生成率を測定するように構成されたガス流量計（３３）と、  反応槽（１０）内の流体レベルの高さを、流体レベル検出器（１７）によって検出された流体レベルと、ガス流量計（３３）によって検出されたガス生成率のうち少なくとも１つに基づいて変動させるように流体弁（１５）を調整するように構成された制御ユニットと、  を備えている嫌気性浄化装置。
2019526441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の浄化用の嫌気性浄化装置であって、
動作時に、底部に形成されたスラッジブランケットを有するように構成された反応槽（１０）と、
動作時に、前記反応槽内に流入水を導入するための流体取入口（１２）と、
少なくとも１つのガス回収システム（１３）と、
少なくとも１つのガス液分離装置（３０）と、
前記少なくとも１つのガス回収システム（１３）に接続され、前記ガス液分離装置（３０）に排出する少なくとも１つのライザーパイプ（２２）と、
前記ガス液分離装置（３０）に接続され、前記反応槽（１０）の底部に排出するダウナーパイプ（２４）と、
動作時に、前記反応槽内の流体レベル（１９）の高さを所定範囲内で変動させるための流体レベル制御手段を備えた、または流体レベル制御手段に接続された流体排出口（１６）と、
を備え、
前記流体レベル制御手段が、
前記反応槽内の流体の高さを所定範囲内で制御するように構成された流体弁（１５）と、
流体レベル検出器（１７）と、
前記嫌気性浄化装置内のガスの生成率を測定するように構成されたガス流量計（３３）と、
前記反応槽（１０）内の流体レベルの高さを、前記流体レベル検出器（１７）によって検出された流体レベルと、前記ガス流量計（３３）によって検出されたガス生成率のうち少なくとも１つに基づいて変動させるように前記流体弁（１５）を調整するように構成された制御ユニットと、
を備えている嫌気性浄化装置。
【請求項２】
前記流体排出口（１６）は所定高さで前記反応槽（１０）に接続され、その結果、前記所定範囲の下部境界が前記所定高さより上となる、請求項１に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項３】
前記ガス流量計（３３）は、前記反応槽（１０）内のガスの生成率を示す信号を測定するように構成されている、請求項１または２のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項４】
測定されたガスの生成率が所定の値よりも高い場合、前記流体弁（１５）は、流体を前記流体排出口（１６）を介して前記槽（１０）から出させ、それによって前記槽（１０）内の前記流体レベル（１９）を減少させるように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項５】
測定されたガスの生成率が所定の値よりも低い場合、前記流体弁（１５）は、流体を前記流体排出口（１６）を介して前記槽（１０）から出させず、それによって前記槽（１０）内の前記流体レベル（１９）を増加させるように構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項６】
さらに、前記反応槽（１０）内部に、所定範囲の最小流体レベル（１９）より下の高さに配置された少なくとも１つの流体回収装置（１１）を備え、前記少なくとも１つの流体回収装置は、前記流体を回収して前記流体排出口（１６）に移送するように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項７】
前記反応槽（１０）は少なくとも２つのガス回収システムを備え、そのうち少なくとも１つのガス回収システム（１３）は下部ガス回収システムであり、上部ガス回収システム（１４）は前記流体レベル（１９）より下に且つ前記下部ガス回収システムより上に配置されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項８】
前記ライザーパイプ（２２）は、前記少なくとも１つのガス回収システム（１３）内に回収されたガスによって引き起こされるガス上昇動作によって前記反応槽（１０）内に収容された流体を引き上げるように構成される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項９】
前記ガス液分離装置（３０）は、前記ガス液分離装置に達したガスが前記システムから出ることを可能にするように構成されたガス排出口（３２）を備えている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の嫌気性浄化装置を用いた排水などの流体の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変な水高を備えた排水の浄化のための嫌気性浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水などの流体の浄化のための嫌気性浄化装置は従来技術から知られている。特許文献１は、有機物を含有する排水が、溶存有機物を嫌気性条件下で分解する処理を受ける嫌気性浄化装置を開示している。流体は浄化装置の反応槽に進入する。溶存物を含む流体が、反応槽内に位置するバイオマスと接触すると、ガスが、より具体的にはメタンが発生する。流体の循環サイクルが作られ、そのサイクルにおいて流体は、生じたガスとともにライザーパイプを通って上に押し上げられ、反応器の上に位置する脱ガス装置に達し、そこでガスは流体から分離され、ガスは装置から出るが、流体は、サイクルで再び使用されるために反応器の底部へと下方に流れる。しかしながら、上方に流れる水と上昇するガス泡がバイオマス凝集体および粒子を刺激すると変動が起こり得る。これが乱流を生じさせる可能性があり、その結果、過度の量のバイオマスが反応器から排出される結果となり得、反応器の荷重容量をかなり制限する可能性がある。特許文献１は、主ガス負荷を最上位ガス回収システムに配置しないように、反応器内の異なる高さにおいて複数のガス回収システムを含む反応器を作製することによってこれに対処する。
【０００３】
特許文献２は、反応器の下部区画室から上部区画室に水を引き上げるために特定の高さＨ３が必要であると記載している。この高さは、ダウナーパイプ外部の水位と同じ高さであるが槽の内部である、ダウナーパイプ内の位置の上に配置された水柱の高さを表す。水は、生じたガスによって引き上げられる。Ｈ３の値が高ければ高いほど、水を引き上げるためにより多くのガスが必要になる。逆に、Ｈ３の値が低ければ低いほど、水を引き上げるためにより少ないガスが必要になる。
【０００４】
Ｈ３の値は第２の効果を有する：Ｈ３の値は、脱ガス装置内の水の潜在エネルギーを決定し、よって、脱ガス装置から水を下部反応器区画室に押しやる重力の量を決定する。Ｈ３の値が低過ぎる場合、下方に流れる必要がある水柱は、反応器の下部区画室の抵抗に打ち勝つために十分な力（水頭）を有していない。その結果、反応器より上に位置する脱ガス装置内の水位は上昇して溢流する可能性がある。これは故障につながる。よって、特許文献２に記載されるように、最小レベルのＨ３が必要とされる。
【０００５】
特許文献２の設計の改良に関していくつかの様相がある。第１に、排水内の汚染物質濃度は全アプリケーションに関して同一ではない。それは、低濃度の排水では少ないガスが生じ、したがって少しの水しか再生されないということを意味する。他方で、高濃度の排水では、大量のガスが生成して大量の水が再生される。オペレータはこの現象を左右できない。第２に、反応器の下部区画室に流下する水の抵抗は固定値ではなく経時変化する可能性があり、異なるアプリケーションタイプで異なっている。これは主に、スラッジブランケットによって引き起こされる抵抗による。スラッジブランケットは非常に濃密（高抵抗）または、より流動性がある場合がある。オペレータはこの現象も左右できない。第３に、Ｈ３の値が増加するにつれ、引き上げられた水は、「爆発」する傾向を進展させ、流れに大きな衝撃／振動および変動を引き起こす。
【０００６】
特許文献３は、スラッジ、水およびガス内の混合物を分離するための、装置の上部に配置された分離器を備えた排水の浄化のための嫌気性浄化装置を開示しているが、分離器は、サイクロンを備え、反応器内の流体レベルが固定されており、内部循環はオーバーフローとして用いられる内部容器で調節される。
【０００７】
したがって、異なるＣＯＤ濃度と、スラッジブランケット内の異なる抵抗に適合され得る嫌気性浄化装置に対する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１７０３３２号明細書
【特許文献２】欧州特許第１８８８４７１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１３／３１９９３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記に特定した改良の態様のうち少なくとも１つに対処する改良された嫌気性浄化装置を提供することである。これは、反応器内の水位と、反応器の脱ガス装置内で水が引き上げられるレベルとの水高の差を変動させることを可能にすることによって実現される。この変動は、最適な内部再循環流を維持しながら、より大きな変動のガス流に基づいて動作することを可能にする。
【００１０】
次第に生成されるバイオガスの量は、排水内の有機汚染物質濃度、溶解性有機炭素（ＣＯＤ）の関数である。汚染物質濃度が高くなるほど、排水が反応器内のバイオマスに接触したときにより多くのガスが生成して、内部再循環によって、より多くの流体が引き上げられて、下方に再生される。Ｈ３の値が固定されている場合、下部区画室に（スラッジブランケットに）流下する流体の抵抗が固定されていると仮定すると、再生される流体の、ガスに対する比率も固定される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは、上記に特定した問題は、排水内のＣＯＤ濃度の高低、スラッジブランケットが高濃度または流動的、など、実行されるアプリケーションのタイプによって、Ｈ３の値がオペレータによって一定範囲内で可変であれば対処され得るということを理解した。
【００１２】
本発明は、排水の浄化用の嫌気性浄化装置を提供し、嫌気性浄化装置は、
−動作時に、底部に形成されたスラッジブランケットを有するように構成された反応槽と、
−動作時に、流入水を反応槽に導入するための流体取入口と、
−少なくとも１つのガス回収システムと、
−少なくとも１つのガス液分離装置と、
−少なくとも１つのガス回収システムに接続され、ガス液分離装置に注ぐ少なくとも１つのライザーパイプと、
−ガス液分離装置に接続され、反応槽の底に注ぐ１つのダウナーパイプと、
−反応槽内の流体レベルの高さを所定範囲内で変動させる流体レベル制御手段に接続された流体排出口と、
を備えており、流体レベル制御手段は、
−反応槽内の流体レベルの高さを所定範囲内で制御するように構成された流体弁（１５）と、
流体レベル検出器（１７）と、
嫌気性浄化装置内のガスの生成率を測定するように構成されたガス流量計（３３）と、
反応槽（１０）内の流体レベルの高さを、流体レベル検出器（１７）によって検出された流体レベルおよびガス流量計（３３）によって検出されたガス生成率のうち少なくとも１つに基づいて変えるように流体弁（１５）を調整するように構成された制御ユニットと、を備えている。
【００１３】
流体取入口は、反応槽の下部区分（例えば、下半分または下四分の一）に配置され得る。流体排出口は、反応槽の上部区分（例えば、上半分または上四分の一）に配置され得る。
【００１４】
本発明は有利にも、Ｈ３の値を変更するために流体レベルが動作条件下で変動することを可能にする。このレベルは、反応器の上部区分から制御された量の水が流体排出口を通って反応器から出ることを可能にすることによって変えられ得る。
【００１５】
以下の説明において、「反応槽」、「反応器」および「槽」は互換的に用いられてよい。
【００１６】
本発明の実施形態は、嫌気性浄化装置を提供するが、その嫌気性浄化装置において、流体排出口が反応槽に、所定範囲の下部境界以下の高さ、すなわち、所定範囲の下部境界が所定の高さより上となるような所定の高さで接続されている。
【００１７】
こうして、流体排出口は、流体レベルが所定範囲内で最小に達するまで反応器から出ることを可能にすることが保証され、流体が、ポンプまたは任意の他の引き上げ手段の必要なく自然に下向きに流れることが保証される。
【００１８】
本発明の別の実施形態は、反応槽内に、所定範囲の上部境界に等しいまたはそれを超える高さに配置されたオーバーフローをさらに備えた嫌気性浄化装置を提供する。
【００１９】
樋状の流体オーバーフローまたは管状の抽出システムが、流体排出口を通じて反応槽を出ずに反応槽の上部に達した浄化された流体を回収するために、反応槽の上部に配置されてよい。
【００２０】
本発明の一実施形態は、流体レベル制御手段が、反応槽内の流体の高さを所定範囲内に制御するように構成された流体弁を備えた嫌気性浄化装置を提供する。
【００２１】
本発明の実施形態は、流体レベル制御手段が流体レベル検出器を備え、反応槽内の流体の高さが、測定された流体レベルに基づいて変えられる嫌気性浄化装置を提供する。
【００２２】
本発明の別の実施形態は、流体レベル制御手段がさらに、嫌気性浄化装置内のガスの生成率を測定するように構成されたガス流量計を備え、反応槽内の流体の高さが、測定されたガスの生成率に基づいて変えられる嫌気性浄化装置を提供する。
【００２３】
本発明の別の実施形態は、流体レベル制御手段が、流体レベル検出器によって検出された流体レベルと、ガス流量計によって検出されたガス生成率に基づいて流体弁を調整する制御ユニットを備えている嫌気性浄化装置を提供する。
【００２４】
排水などの流体内のＣＯＤ濃度が流体量毎に生成されるバイオガスの理論量を決定する。ＣＯＤ濃度値は各アプリケーションに特有であり、各アプリケーションにつき既知であり、通常はあまり変動しない。
【００２５】
既知の理論的ＣＯＤ濃度値に基づいて、本発明は、反応器の初期化または起動時に反応器内の流体レベルを特定の値、初期値に設定するための機構を提供する。本発明の一実施形態によれば、ＣＯＤ値に関して特定の流体レベルが決定される。槽内の流体レベルは、反応槽の底部に配置され得る流体レベル検出器によって測定されてよく、この測定に基づいて、流体レベル検出器に接続された流体弁は、流体レベルが既定の値に達するように制御してもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、システムで生成されるバイオガスの絶対量は、より効率良い流体再循環を可能にする適切なレベルに流体レベルを調節するために流体レベルを変えるために用いられ得る。流体レベルの開始値は前もって決められており、このレベルは次に、測定されたバイオガスの生成率に基づいて浄化装置の動作中に自動的に修正されてよい。
【００２７】
用語「ガス」と「バイオガス」は以下の説明を通して互換的に用いられ得る。
【００２８】
本発明のさらなる実施形態は、ガス流量計がガス液分離装置内のガスの生成率を測定するように構成されている嫌気性浄化装置を提供する。別の実施形態において、ガス流量計は反応槽内のガスの生成率を測定するように構成される。
【００２９】
浄化装置内で生成されたガスはガス液分離装置に達し、そこでシステムから出る。本発明の一実施形態によれば、ガス流量計は、正確な測定を提供するために、ガス液分離装置から出るガスの生成率を測定するように構成される。
【００３０】
本発明のさらなる実施形態は、測定されたガスの生成率が所定の値より高い場合、流体が流体排出口を介して槽から排出されることを可能にしてそれにより槽内の流体レベルを低下させるように流体弁が構成された嫌気性浄化装置を提供する。
【００３１】
本発明のさらなる実施形態は、測定されたガスの生成率が所定の値より低い場合、流体が流体排出口を通って槽から排出されることを可能にせず、それにより槽内の流体レベルを増加させるように流体弁が構成された嫌気性浄化装置を提供する。
【００３２】
より高いガス発生率は、より強いガスの上昇を伴う。これは、ガスの上昇によってより多くの水が引き上げられ、より多くの水が反応器中に再循環するということを意味する。この高い循環は多すぎる乱流と衝撃をもたらし得る。高い循環を回避するために、水位が下げられてよい。より低い水位は、より多くの静水圧が克服されなければならず、より少量の水が再循環されるということを意味する。より少量の水が、反応器内の水位と比べて高水位に配置されているガス液分離装置まで引き上げられると、反応器の底部まで下向きに流させて、スラッジブランケット内の流入水と混合させるのに十分な重力を有する。
【００３３】
反対に、ガス生成がより低いと、より弱いガス上昇をもたらし、それは緩慢になって最終的に停止し、十分な流体循環を生じさせないリスクがある。これを防止するために、ガスと流体が上昇するときにガスおよびガス上昇を用いる流体のより短い経路を形成して、より多い液体循環を可能にするために、より高い流体レベルが必要とされる。したがって本発明は、流体の循環に影響が出ないように、浄化装置内の異なるガス生成率に浄化メカニズムを適合させる。液体循環を妨げずにガスの量の大きな変動を見込むことが可能となる。
【００３４】
ガスの生成率が所定の値より高い場合に液体が槽から出ることを可能にするために、流体レベルが下げられ、したがって、移送システム内でガスと流体のためにより長い経路が形成され、ガス成分が豊富な流体はより高い静水圧を克服しなければならないため、より少ない乱流を生成する。
【００３５】
バイオガスの生成率が所定の値より低い場合に液体を槽から出さないようにすることによって、流体レベルは高く維持され、したがって、ガスと流体が移送システム内で辿る経路が短くなり、十分な流体再循環が生成され得る。
【００３６】
本発明のさらなる実施形態は、所定範囲の最小流体レベル未満の高さで反応槽内部に配置された少なくとも１つの流体回収装置をさらに備えた嫌気性浄化装置を提供し、少なくとも１つの流体回収装置は流体を回収してその流体を流体排出口に移送するように構成される。
【００３７】
流体回収装置は、反応槽の上部内の流体が流れ込み、流体がシステムから出る場所である流体排出口に導かれる少なくとも１つの導路（ｃｏｎｄｕｃｔ）を含んでよい。
【００３８】
本発明のさらなる実施形態は、反応槽が少なくとも２つのガス回収システムを備えている嫌気性浄化装置を提供し、そのうち少なくとも１つの回収システムは下部ガス回収システムであり、上部ガス回収システムは液体レベルより下に且つ下部ガス回収システムより上に配置され、槽内に収容された液体からガスを除去するように構成される。
【００３９】
本発明のさらなる実施形態は、ライザーパイプが、反応槽内に収容された液体を、少なくとも１つのガス回収システム内に回収されたガスによって引き起こされたガス引き上げ動作によって、反応槽内に含まれた流体を引き上げるように構成されている嫌気性浄化装置を提供する。
【００４０】
本発明のさらなる実施形態は、ダウナーパイプが、ガス液分離装置からの液体を反応槽の底部に戻すように構成された嫌気性浄化装置を提供する。
【００４１】
本発明のさらなる実施形態は、ガス分離装置に達したガスがシステムから出ることを可能にするように構成されたガス排出口をガス液分離装置が備えている嫌気性浄化装置を提供する。
【００４２】
本発明はさらに、嫌気性浄化装置を用いることで、排水などの流体を浄化する方法を提供する。
【００４３】
本発明は、流体レベルが、浄化対象の流体の立方メートルにつき生成されたガスの量に適合され、それによって再循環流体の量を制御して、少なすぎる再循環、または流体再循環における望ましくない変動もしくは溢流のいずれかを防止するため、システムの性能と効率における改善を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
添付の図面において、
【図１】本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置内の流体の流れ図である。
【図４】本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置の反応槽の上部の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置を模式的に示す。
【００４６】
図１の嫌気性浄化装置は３つの部分：反応槽１０、移送システム２０およびガス液分離装置３０を備える。反応槽は、例えば排水である、浄化対象の流体が、動作条件下でそこを介して嫌気性浄化装置に流入する流体取入口１２を備えている。この流体は、特定レベルのＣＯＤ（化学的酸素要求量として測定された溶解性有機炭素）、言い換えると特定量の不純物を有する有機物を含む。流体のＣＯＤレベルは、流体が反応槽を通って上昇するにつれて、反応槽内に存在するバイオマスによってバイオガスに変換されるため減少する。
【００４７】
動作時に、流体は流体取入口１２を通って槽に流入し、流体内に溶解している不純物が反応槽内に存在するバイオマスと接触してメタンが生成される。流体は上昇するにつれ、ガスが保持される複数のフードをそれぞれが備えた複数のガス回収システムを横切る。図１の実施形態は２つのガス回収システムを含むが、本発明はそれに限定されない。
【００４８】
本発明の一実施形態によれば、下部ガス回収システム１３は、反応槽内を通って上昇する流体に含まれたガスを回収し、下部ガス回収システム１３は保持されたガスを移送システム２０に案内する。より具体的には、下部ガス回収システムはガスをライザーパイプ２２に案内し、ライザーパイプ２２を介してガスは、ガス液分離装置３０に達するまで上昇する。このガスは流体を含んでおり、ガス液分離装置３０内でガスと流体が分離され、ガスはガス排出口３２を介して放出され、流体はダウナーパイプ２４を介して反応槽の底部に戻される。この流体はこうして再生されて浄化サイクル内で再利用され得る。
【００４９】
反応槽１０を通って上昇する流体は次に上部ガス回収システム１４に達し、そこで、下部ガス回収システム１３で回収されなかったガスが回収される。ここで、図面には示していないが、ガスは例えば、付加的なパイプを介して導かれてガス排出口３２に直接入ってもよく、または、ガス液分離装置３０が反応槽１０に配置されている場合は、ガスは反応槽の上部まで上昇して、そこからガス排出口３２を介して出てもよい。浄化された流体が、流体排出口１６が配置されている反応槽１０のレベルに達し、それは、槽内を上昇した浄化された流体が嫌気性浄化装置から出ることを可能にする。流体排出口１６は、反応器内で、最小許容流体レベルに等しいまたはそれ未満の高さに配置されている。流体排出口１６の位置よりも高い層内の高さで、オーバーフロー１８は、流体排出口によって回収されなかった浄化された流体を回収して、その流体を嫌気性浄化装置の外に案内する。オーバーフローは好ましくは、流体レベルが最大許容レベルよりも高い位置に達することを回避する安全機構として、最大許容流体レベル以上の高さに配置される。
【００５０】
反応槽内の流体レベルは、本発明の一実施形態に従って制御されてよい。反応槽内の異なる流体レベルは、ダウナーパイプ内の流体柱の異なる圧力水頭を生成する。システム内で生成されたガスの量が測定された場合、流体レベルはこの測定されたレベルに適合されてよく、したがって、流体は、システム内にガスが多いか少ないかにかかわらず妨げられずに循環し得る。
【００５１】
反応器の頂部では静かな流れが必要であるが、反応器の底部では流体とスラッジがよく混ざることが必要である。ガスの殆どが下部ガス回収システム１３内で回収されるため、反応器内で上昇し続けるガスの量は少ない。次にそのガスは上部ガス回収システム１４によって回収されるため、反応器の上部での静かな流れはこうして達成される。反応器の底部で流体とスラッジがよく混ざることを達成するために、ライザーパイプ２２内で流体を上昇させるガスから得られたエネルギーが使用されてよい。引き上げられた流体はガス液分離装置３０内でガスから分離され、水重力圧を用いて、ダウナーパイプ２４を通って反応器の底部に戻される。
【００５２】
ガスは流体を、ガス液分離装置３０まで引き上げるために流体レベルの十分上まで引き上げるため、ダウナーパイプ２４内の流体柱は強力な流れを生成し、それが、反応器の底部の付加的な混合を可能にする。こうして反応器の頂部で静寂さが達成され、底部では精力的な混合が達成される。
【００５３】
しかしながら、ガスの生成率は異なるアプリケーションごとに異なっている。浄化装置内部でのガスの生成率が測定されてよく、槽内の流体レベルは、反応器の頂部で静かな流れを達成し、底部では、生成されるガスの量にかかわりなく精力的な混合を達成するために、測定に従って変化してよい。ガスの生成率が高いほど、生成されたガスの上昇が強力になり、ダウナーパイプ２４を通って流下する流体の流れがより強力になる。測定されたガスの生成率が特定の値より高かった場合、流体レベルは、槽の上部からの流体を流体排出口１６を介して出すことによって減少されてよい。ライザーパイプ２２内のガスと流体がより高い静水圧を克服しなければならないため、移送システム内のガスおよび流体のより大きな重力抵抗が生成されて、強力すぎる流れが回避される。他方、移送システム内で測定されたバイオガスの生成率が特定の値より低かった場合、流体レベルは、流体を流体取入口１２から普通に流入させ、槽の上部からの流体を流体排出口１６を介して出さないようにすることによって増加されてよい。より高い流体レベルは、移送システム内でガスおよび流体への重力抵抗がより少なく、したがって、十分な流体循環が達成されるということを意味する。流体レベルを制御するためのプロセスを以下の図を参照して説明する。こうして、流体レベルは、システム内で生成されたバイオガスの量に適合され、流体レベルが高い場合に、システム内の大量すぎるガスが変動を誘発させる状況、または、システム内の少量すぎるガスが不十分な推力を誘発して流体循環が円滑に発生しない状況が回避される。
【００５４】
流体レベルの変化は測定されるバイオガスの生成率に基づくものであるが、スラッジブランケット内の抵抗が高すぎ、再循環流体がもはや下方に流れない場合、反応器内の水位も減少され得る。こうして、より少ない流体が再循環されても、再循環流体がスラッジブランケット内の抵抗を克服するのに十分な静水頭を有するように、静水頭が増加される。
【００５５】
本発明の実施形態によれば、反応槽は閉鎖空間であってよく、ガス液分離装置も閉鎖空間内にカバーされていてもよい。
【００５６】
図２は、本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置を示す。
【００５７】
図２において、流体レベル１９が所定範囲内の最大値にあり、最小高さＨ３を画定している本発明の実施形態が示されている。この最小高さＨ３は、ダウナーパイプ２２内の最小圧力水頭を生成し、したがって、低ガス生成率に適しており、ガスと流体は短い経路で引き上げられることができ、したがって、ガス液分離装置に、流体が下部区画室に流下するために十分なエネルギーで到達できる。この流体レベル１９はしたがって、少量のガスが生成されるアプリケーションに望ましい。他方、図１は、所定範囲内の最小値にあり、最大高さＨ３を画定している流体レベル１９を示す。この最大高さＨ３は、水とガスの混合物がガス液分離装置３０へと引き上げられるのに最大重力抵抗を生成し、そのため、より長い経路が、望ましくない変動なしでガスと流体の混合物がガス液分離装置に到達することを可能にするため、ガスと液体が十分なエネルギーを有する高ガス生成率に適切である。この流体レベル１９は、大量のガスが生成されるアプリケーションに望ましい。
【００５８】
図３は、本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置内の流体の流れ図を示す。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、排水などの流体は流体取入口１２を介して槽に流入する。流体は槽を通って上昇して下部ガス回収システム１３に達する。この下部ガス回収システムにおいて、ガスは流体から分離されて保持され、流体は槽を通って上昇し続け、上部ガス回収システム１４に達する。ここで、残りのガスは保持され、浄化された流体は上昇して、槽１０の上部に配置された流体排出口１６を介して槽から出る。流体レベル１９が増加する速度が、流体が流体排出口１６を介して装置から出る速度よりも速い場合、流体排出口を介して装置から出ることができない流体は、反応槽内の流体が最大より上のレベルに達することを回避するための安全手段として働く、槽１０のより高い位置に配置された樋状オーバーフロー１８によって回収されてよい。
【００６０】
下部ガス回収システム１３内に保持されたガスは、流体粒子を含めて、ガス液分離装置３０に達するまでライザーパイプ２２を通って上昇する。ここで、ガスと流体は分離されて、ガスは、ガス排出口３２を介してシステムから出てよいが、流体は、再生されて浄化プロセスで使用され続けるために、ダウナーパイプ２４を通って反応器の底部まで流れ落ちてよい。上部ガス回収システム１４内に保持されたガスは、ガス排出口３２に直接入るように導かれてもよく、または、ガス液分離装置が反応槽内に封入されている場合は、上昇して、反応器の上部に配置されたガスヘッドスペースに達して、そこからガス排出口３２を介して出てもよい。
【００６１】
本発明の一実施形態により、初期流体レベル１９が決定される。流体の浄化の必要がある対象のアプリケーションのタイプ次第で、浄化装置に入る流体は、異なるＣＯＤ濃度を含み得る。反応器に入る流体におけるＣＯＤ濃度が、流体の量ごとにシステムで生成されるバイオガスの量を決める。特定のアプリケーション向けに浄化装置の初期化またはセットアップがなされると、反応器内の流体レベル１９は、理論的ＣＯＤ濃度値に基づいて特定の値に設定されてよい。流体レベル検出器１７は、槽内の流体レベル１９を測定してよく、この測定に基づいて、流体レベル検出器１７に接続された流体弁１５は、流体レベルを特定の値に調節するように制御してよい。流体レベル検出器１７は反応器１０の底部での流体レベル測定を実行してよい。しかしながら、流体レベル検出器１７は他のどこに配置されてもよい。一実施形態では、流体レベル検出器は圧力センサを備えている。
【００６２】
しかしながら、実際のＣＯＤ濃度値は通常、理論値からあまり変動しないが、多少反動することはあり、より効率よい再循環プロセスを達成するために流体レベル１９もそれに従って変動することがある。システム内で生成されたバイオガスの絶対量が、流体レベル１９を変えるために用いられてよい。本発明の一実施形態によれば、流体レベル検出器１７に接続されたガス流量計３３は、システム内のバイオガスの生成率を測定してよい。システム内のバイオガスの生成率に基づいて、流体レベル検出器、ガス流量計および流体弁１５に接続された制御または処理ユニットが、反応槽内の流体レベル１９を増加させるか減少させるかを決定してもよく、それが結果的に、流体弁１５を作動させてそれに従って流体レベルを制御する。
【００６３】
本発明はしたがって、それによって開始流体レベル１９が事前に決定される機構を提供し、流体レベルを、流体内のＣＯＤ濃度に従って変えることによって、精密な調整が連続的に提供され得る。
【００６４】
ガスの生成率が反応器１０内の流体レベル１９を決定する。特定のガス生成率のための最適な流体レベルは事前に計算されて、流体弁１５、流体レベル検出器１７およびガス流量計３３に接続された浄化装置に接続されるか浄化装置の一部を形成する処理または制御ユニットに記憶されてよい。生成されたガスの量が特定のレベルより低い場合、ガスと流体の混合物のための経路が、流体循環のために十分なエネルギーが生成されるために十分に短くなるように、流体レベル１９は増加されてよい。これは、流体取入口１２を介して反応器に普通に入る流体で流体レベル１９が上昇するように、弁１５を閉じて、流体排出口１６を介して流体が槽から出ないようにすることによって行なわれてよい。
【００６５】
他方、ガスの量が特定の値よりも高い場合、ガスと流体の混合物のための経路が、エネルギーに富んだ混合物が望ましくない変動なしにガス液分離装置に到達するために十分に長くなるように、流体レベル１９は減少されてよい。流体弁１５は、流体排出口１６を介して槽から出ることを許容される流体の量を調整する。本発明による流体レベルは、最大または最小流体レベルの極端な状況であっても、流体が再循環のための十分なエネルギーを有することを確実にする所定の範囲内で変動してよい。流体レベルを、システム内で生成されるガスの量に適合させることによって、再循環回路内の流体の流れは影響を受けずに維持され、流体レベルがガス生成率に絶えず適合されるため、変動または不十分なエネルギーが回避される。
【００６６】
図３のガス流量計３３は、ガス液分離装置のガス排出口３２を介してシステムから出るガスの量を測定するために、浄化装置の上部に配置されている。しかしながら、本発明はこの位置に限定されず、他の位置も適切であることに留意されたい。
【００６７】
図４は、本発明の一実施形態による嫌気性浄化装置の反応槽の上部を示す。
【００６８】
槽内の流体レベル１９が減少され得るとき、槽１０の上部区分内の流体が流体排出口１６を介して槽から出るために、槽の上部区分内の流体は少なくとも１つの流体回収装置１１によって回収される。この流体回収装置は、槽１０の上部内の流体が流れ込む少なくとも１つの導路を備えてよい。本発明の一実施形態では、複数の導路が使用されるが、本発明はそれに限定されない。本発明の一実施形態によれば、２〜１０個の導路が使用され、好ましくは４〜６個の導路が使用される。
【００６９】
流体回収装置１１は上部ガス回収システム１４の上且つ最小流体レベル１９の下の反応槽１０の高さに配置され、その結果、流体が、流体排出口１６を介して反応器から出るために流体回収装置に常に自然に流入する。
【００７０】
本発明の実施形態による嫌気性浄化装置は、ΔＨによって定義される所定範囲内の流体レベル１９を、システム内で生成されるガスの量に適合させることによってシステムパラメータの微調整を可能にするが、他方で、システムパラメータの粗調整は、嫌気性浄化装置の製造時の、または嫌気性浄化装置の初期化の時点で特定のパラメータの選択によって達成されてよい。
【００７１】
上記の図の説明において、本発明を、その特定の実施形態を参照して説明してきた。しかしながら、添付の特許請求の範囲に要約される本発明の範囲から逸脱せずに、実施形態に種々の変形および変更がなされてよいことも明白である。
【００７２】
特に、本発明の種々の態様の特定の特徴の組み合わせがなされてよい。本発明の態様はさらに、本発明の別の態様に関連して説明された特徴を追加することによってさらに有利に増強され得る。
【００７３】
本発明は添付の特許請求の範囲およびその技術的等価物によってのみ限定されることを理解されたい。本明細書およびその請求の範囲において、動詞「備える」およびその活用形は、「備える」の後のアイテムが含まれることを非限定的な意味合いで意味し、特に言及されていないアイテムを除外するわけではない。さらに、不定冠詞「１つの（（ａ）または（ａｎ））」による１つの要素への言及は、その要素が１つであり唯一であるということを文脈が明白に要求しない限り、１つ超のその要素が存在するという可能性を除外するものではない。よって、不定冠詞「１つの（（ａ）または（ａｎ））」は、通常「少なくとも１つ」を意味する。
【００７４】
類似した要素を示すために説明において使用されてきた類似した参照符号（百の位のみが異なる）は以下のリストからは省略されているが、暗示的に含まれると見なされるべきである。
【符号の説明】
【００７５】
１０  反応槽
１１  流体回収装置
１２  流体取入口
１３  下部ガス回収システム
１４  上部ガス回収システム
１５  流体弁
１６  流体排出口
１７  流体レベル検出器
１８  オーバーフロー
１９  流体レベル
２０  移送システム
２１  ライザーパイプ取入口
２２  ライザーパイプ
２４  ダウナーパイプ
２５  ダウナーパイプ排出口
３０  ガス液分離装置
３１  ライザーパイプ排出口
３２  ガス排出口
３３  ガス流量計
３５  ダウナーパイプ取入口
Ｈ１  最大流体柱高さ
Ｈ２  最小流体柱高さ
Ｈ３  水柱高さ
ΔH  水位変動の所定範囲
【図１】
2019526441.tif 000003
【図２】
2019526441.tif 000004
【図３】
2019526441.tif 000005
【図４】
2019526441.tif 000006
【国際調査報告】
2019526441.tif 000007
2019526441.tif 000008
2019526441.tif 000009